某水庫除險加固初步設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 vgh b (25) 15/420207020 ????????? ? vgDvvgL m (26) 式中： hb— 波高（當 250~2020 ?vghb時，為累計頻率為 5%的波高 %5h ；當 1000~25020 ?vgh b為 河北工程大學畢業設計 6 累計頻率為 10%的波高 %10h ）， m； Lm— 平均波長， m； V0— 計算最大風速（基本組合可采用重現期 50年的最大風速，特殊組合可采用多年最大風速）， m/s；有資料可知 V0= m/s。 D— 風區長度， m；可近似取 D=1000m。 g— 重力加速度， 。 計算得 hb =， Lm =。 浪壓力可近似按直墻式擋水建筑物的情況計算 單位寬度上的浪壓力可按下式計算： )(41 %5 zmwwk hhLP ?? ? (27) mmz LHcthLhh ?? 22%5? (28) %5%522ln4 hL hLLHmmmcr ??? ??? (29) 式中： Pwk—— 單位寬度壩面上的浪壓力， kN/m； h5%—— 累計頻率為 5%的波高， m； hz —— 波浪中心線至計算水位的高度， m； Hcr—— 使波浪破碎的臨界水深， m。 經計算得： hz = Hcr = Pwk = (6)土壓力 壩底高程 4m，上下游填土高程均為 0m,土的粘聚力為 0，內摩擦角為 25o。 上游為主動土壓力，下游為被動土壓力 )245(tan 2 ??? ?aK 稱為主動土壓力系數，計算得 )245(tan 2 ??? ?pK 稱為被動 土壓力系數，計算得 取土的容重γ =21 kN/ m3 主動土壓力 kNKHEaa 22 ?????? ? (210) 河北工程大學畢業設計 7 被動土壓力 kNKHEPp 22 ?????? ? (211) 圖 22主壩荷載簡圖 表 21 作用于主壩的各力和力矩大小方向表 荷載 垂直力（ kN） 水平力（ kN） 力臂 (m) 力矩（ kN m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W 7150 P1 2941 P2 U1 0 U2 Psk Pwk Ea Ep Σ 7150 Σ 總 ↓ → ↗ Ⅱ 壩體抗滑穩定計算 ???PWfK (212) 式中： f— 抗剪強度計算公式中的摩擦系數； 河北工程大學畢業設計 8 ?W — 作用于壩體上全部荷載（包括揚壓力，下同）對滑動平面的法向分值； ?P — 作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值； 依據《砌 石壩設計規范》（ SL252020） 規定，在初步設計階段，砌石體抗滑穩定計算所需的抗剪強度參數，查附錄 A表 和附錄 A表 。根據地質勘測資料，壩基巖石為堅硬、有微裂隙的巖體，砌石體飽和強度較高，取摩擦系數 f =。 計算 ???PWfK= ][ 65 6 56 6 ???? K 因此在正常蓄水位下，主壩滿足抗滑穩定要求。 Ⅲ 應力計算 根據《水工建筑物》教材中公式 225進行壩基截面應力分析。 2 06 T MTWyu ????? (213) 2 06 T MTWyd ????? (214) 式中： uy?— 用于壩踵垂直應力， kPa； dy?— 用于壩趾垂直應力， kPa； ?W — 用于壩體上全部荷載（包括揚壓力，下同）對 滑動平面的法向分值； 0?M— 作用在計算截面以上的全部荷載對壩基截面形心 O的力矩總和， kN?m； T — 計算截面沿上下游方向的長度， m。 k P aT MTWyu )( 22 0 ???????????? k P aT MTWyd )( 22 0 ???????????? 壩基允許壓應力 [? ]=～ 。 因uy?＞ 0，dy?＜ [? ]。 未出現拉應力，滿足要求。 副壩抗滑穩定計算與壩基應力計算 Ⅰ 荷載計算 (1)壩體自重 河北工程大學畢業設計 9 kNW 605? (2)水平靜水壓力 上游水平靜水壓力 P1 kNHP 2121 221 ????? ? 下游水平靜水壓力 P2 02?P (3)揚壓力 U γ H 圖 23 副壩壩基處揚 壓力 上游水面至壩基距離 H=， 壩基長度 T=。 (4)浪壓力 kNPwk ? 表 22 作用于副壩的各力和力矩大小及方向表 荷載 垂直力（ kN） 水平力（ kN） 力臂 (m) 力矩（ kN m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W 605 P1 P2 0 U 62 Pwk Σ 605 Σ 總 ↓ → ↖ Ⅱ 抗滑穩定計算 河北工程大學畢業設計 10 3 7 ??? ?? PWfK = ][K? = 因此在正常蓄水位下，副壩抗滑穩定要求。 Ⅲ 應力計算 k P aT MTWyu 22 0 ??????????? k P aT MTWyd 22 0 ??????????? 壩基允許壓應力 [? ]=～ 。 因uy?＞ 0，dy?＜ [? ]。 上游壩踵處未出現拉應力，滿足要求。 溢流壩抗滑穩定計算與基應力計算 Ⅰ 荷載計算 (1)壩體自重 kNW ? (2)水平靜水壓力 上游水平靜水壓力 P1 kNHP 2 94 2211 ????? ? 下游水平靜水壓力 P2 kNHP 2222 ????? ? (3)壩基處揚壓力 U γ H1γ H 2 圖 24 溢流壩壩基處揚壓力圖 河北工程大學畢業設計 11 kNTHHUUU )(2)( 2121 ??????????? ?? (4)泥沙壓力 kNtgtghP nnnsk )245(21 2222 ??????? ?? ?? (5)浪壓力 kNPwk ? (6)土壓力 主動土壓力 kNKHEaa 22 ?????? ? 被動土壓力 kNKHEPp 22 ?????? ? 表 23 作用于溢流壩的各力及力矩大小和方向表 荷載 垂直力（ kN） 水平力（ kN） 力臂 (m) 力矩（ kN m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W P1 2941 P2 U1 0 U2 Psk Pwk Ea Ep Σ Σ 總 ↓ → ↗ Ⅱ 壩體抗滑穩定計算 ??? PWfK = ][ 56 98 ???? K 在正常蓄水位下，溢流壩滿足抗滑穩定要求 。 Ⅲ 應力計算 河北工程大學畢業設計 12 k P aT MTWyu 4 9 ) 9 8 4 2( 3 9 86 22 0 ????????????? k P aT MTWyd 3 83 4 9 ) 9 8 4 2( 3 9 86 22 0 ???????????? 壩基允許壓應力 [? ]=～ 。 dy?＜ [? ]，下游壩趾處應力滿足要求。 因uy?＜ 0 ,上游壩踵處出現拉應力，不滿足要求。 綜上所述，應力不滿足要求。 設計洪水位下的抗滑穩定計算與壩基應力計算 在 設 計洪水位下 上游水位 ，下游水位 。 主壩抗滑穩定計算與壩基應力計算 Ⅰ 荷載計算 (1) 壩體自重 kNW 7150? (2)水平靜水壓力 上游水平靜水壓力 P1 kNHP 3 2211 ????? ? 下游水平靜水壓力 P2 kNHP 2222 ????? ? (3)基處揚壓力 U γ H 1γ H 2 圖 25主壩壩基處揚壓力 河北工程大學畢業設計 13 上游水面至壩基距離 H1=， 下游水面至壩基距離 H2=， 壩基長度 T=。 kNTHHU )(2)( 21 ????????? ?? (4)泥沙壓力 kNtgtghP nnnsk )245(21 2222 ????? ?? ?? (5)浪壓力 kNPwk ? (6)土壓力 主動土壓力 22 ??????aa KHE ?kN 被動土壓力 22 ??????Pp KHE ?kN 表 24 作用于主壩上的各力及力矩大小和方向表 荷載 垂直力（ kN） 水平力（ kN） 力臂 (m) 力矩（ kN m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W 7150 P1 P2 159 U1 0 U2 Psk Pwk Ea Ep Σ 7150 Σ 總 ↓ → ↗ Ⅱ 壩體抗滑穩定計算 ??? PWfK = ][ ???? K 河北工程大學畢業設計 14 在設計洪水位下，主壩不滿足抗滑穩定要求。 Ⅲ 應力計算 k P aT MTWyd )( 22 0 ??????????? K P aT MTWyd )( 22 0 ??????????? 壩基允許壓應力 [? ]=～ 。 dy?＜ [? ]，下游壩趾應力滿足要求。 因uy?＜ 0， 上游壩踵處出現拉應力，不滿足要求。 綜上所述，應力不滿足要求。 副壩抗滑穩定計算與壩基應力計算 Ⅰ 荷載計算 (1)壩體自重 kNW 605? (2)水平靜水壓力 上游水平靜水壓力 P1 kNHP 221 ????? ? 下游水平靜水壓力 P2 02?P (3)揚壓力 U γ H 圖 26 副壩壩基處揚壓力 上游水面至壩基距離 H =， 壩基長度 T=。 河北工程大學畢業設計 15 KNHTU ?????? ? (4)浪壓力 kNPwk ? 表 25 作用于副壩的各力和力矩大小及方向表 荷載 垂直力（ kN） 水平力（ kN） 力臂 (m) 力矩（ kN m） ↓ (+) ↑ () → (+) ← () ↖ (+) ↗ () W 605 P1 P2 0 U Pwk Σ 605 Σ 總 ↓ → ↗ Ⅱ 抗滑穩定計算 9 6 ??? ?? PWfK = ][K? = 因此在設計洪水位下，副壩抗滑穩定要求。 Ⅲ 應力計算 k P aT MTWyu )( 22 0 ???????????? k P aT MTWyd )( 22 0 ???????????? 壩基允許壓應力 [? ]=～ 。 因uy?＞ 0，dy?＜ [? ]。 壩踵處未出現拉應力，滿足要求。 溢流壩抗滑穩定計算與壩基應力計算 Ⅰ 荷載計算 (1)壩體自重 kNW ? 河北工程大學畢業設計 16